giáo trình thí nghiệm xử lý nước thải chất thải

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

1




 
lý này
khô
công
ý 
thành
ý 

 ý hoá lý,
rìtrì
ó, mô hình 
rì

kinh tý. Vì 
ý 

- 
- 
- 
- 
 
Trong ng
tán,  - 
  

 và 

 và  -
10  
rì
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

2


  - 

ã
 hin
ý 
va c

chúng không cò
rì
thì 

 


 rì
.
 rìý 
-  
gia vào quá trì
-    các


- o ra do quá trì
khác ý 
- 

 
- 
- 
- Hì
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

3

ì
phèn nhôm Al
2
(SO
4
)
3

4

3
. Các 
vào hòa tan.

3+



3
Al
3+
+ 3 H
2
O = Al(OH)
3
+ 3H
+

3

keo óng ra các ion H
+
. Các ion H
+


3
-

a ion H
+
thì 

(Na
3
CO
3



nhôm.
 rì
-  
 cho Al
2
(SO
4
)
3
vào, giá  
 vì Al
2
(SO
4
)
3



giá giá giá 
sau khi cho phèn vào.
Giá tì

nh. Giá t
tan, 
Khi giá 
3
õ 


3+

Al(OH)
3
+ 3H
+
= Al
3+
+ 3H
2
O
Khi giá 
3

AlO
2
-

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

4

Al(OH)
3
+ OH
-
+ 2H
2
O = AlO
2-

+ 4H
2
O
Khi giá  
3



4
2-
- 
sunfat giá 
hình thái Al
2
(OH)
4
SO
4

4
.
- 

keo


+
. Cho nên giá 

nh thành. Khi pH <5, vì 

4
2-
mà mang
 tích droxit trung tính, vì 



Lúc 
 
- 6,5.

 
càng  



sét 
nhân 
trên,  

khác nhau, giá 
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

5

khác  
giá 
6,5 - 
  nó mà tách
ra, nên dùng pH   

dung ng hò
âm
o
vào


nhiên 
khi pH  

 
giá 
cho , natricacbonat (Na
2
CO
3
) hay canxi hydroxit.
- 
Quá trì
phèn 
tì
 - 
dùng
Al
2
(SO
4
)
3
.18H
2

O thì - 50mg/l. N


- 

keo 
0



25 - 30
0
C. Khi 

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

6

- 

   
 

 
trong
c hìn

các 

hìn   

cònh thành.
- 




- 
  
trì 

nó 
lý 


lý 






Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

7

II. MÔ HÌN
2.1. Mô hình


- Beaker 500 ml

- Pipet 10ml
- h

- HCl 0,1M
- NaOH 0,1M
- Al
2
(SO
4
)
3
5%
- FeSO
4
.7H
2
O 5%
- FeCl
6
5%



-     ml) cho vào beaker và cho phèn nhôm
(5  10ml)

-


-


phèn.

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

8

- -  4 beaker
-      Cl     
5,6,7,8)
-  - 10 mg/l)
- - 150 vò
- K- 30 vòng/phút (15 - 20 phút)
- òng 30 - 45 phút.
- màu 
- 

- 
- Cl 
-  
- 
- 

- 
- 
- 
- 
-   25, 35 vòng/phút)
- còn 


-


- 10, 20, 30 phút)
Chú ý:
 Trong quá trì 
các beaker)
      
(
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

9


4.1. 
- 



1


2


3


4

- 

pH
HCl 0,1M (ml)
NaOH 0,1M (ml)
1



2



3



4




- 
Beaker
1
2
3
4

V phèn (ml)




pH









ã 


4.2. 
- 



1


2


Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

10

3


4



- 
Beaker
1
2
3
4
V phèn (ml)




pH







màu
4.3.
- 



1


2


3


4



- 
Beaker
1
2
3
4
pH

V phèn (ml)
















màu

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

11


- 




1


2


3


4



- 
Beaker
1
2
3
4
pH




V
phèn
(ml)











 màu





ãý
màu

1.         
 1m
3

2. 
3. ý 
hay 

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

12

BÀI 2 : QUÁ TRÌNH OXI HÓA NÂNG CAO FENTON

I. 

- Làm quen v lý c thi
- nh hiu qu ca quá trình oxi hóa b
- ng d lý c thi dt nhum hoc th màu cao
1.2. Ni dung thí nghim
- Kho sát ling H
2
O
2
t
- Kho sát ling Fe
2+
t
- Kho sát pH t
- Kho sát thi gian phn ng t
- Kho sát vn tc khuy t
 lý thuyt
p chí Hi hóa hc M ã công b công trình nghiên cu
ca
y phn ng oxy hóa axit malic bng H

2
O
2

ã
   nh khi có mt các ion s    hp H
2
O
2
và mui st
Fe
2+
c s dng làm tác nhân oxy hóa rt hiu qu cho nhing rng rãi các
cht hu 
H ng th (Fenton c n) là mt hn hp gm các ion st hóa
tr 2
và H
2
O
2
, chúng tác dng vi nhau sinh ra các gc t do *HO, còn Fe
2+
b oxi
hóa thành Fe
3+
.
Fe
2+
+ H
2

O
2

3+
+ *HO + OH
-
(k = 63 l.mol
-1
.s
-1
) (1)
Phn c gi là phn ng Fenton vì 
quá trì
Nhng ion Fe
2+
m c tái sinh li nh Fe
3+
tác dng vi H
2
O
2
o
phn ng:
Fe
3+
+ H
2
O
2


2+
+ H
+
+ *HO
2
. (k < 3.10
-3
l.mol
-1
.s
-1
) (2)
T nhng phn ng trên chng t tác dng ca sóng vai trò là cht xúc tác.
Quá trình kh Fe
3+
thành Fe
2+
xy ra rt chm, hng s tc  phn ng rt nh so vi
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

13

phn ng (1), vì vy st tn ti sau phn ng ch yu  dng Fe
3+
.
Gc *HO sinh ra có kh n ng vi Fe
2+
và H
2
O

2
ng nht
là có kh n ng vi nhiu cht ho thành các gc h 
phn ng cao.
*HO + H
2
O
2

2
O + *HO
2
(3)
*HO + Fe
2+

-
+ Fe
3+
(4)

2
O + *R (5)
Gc *R có th oxy hóa Fe
2+
, kh Fe
3+
hoc dimer hóa theo nhnh
phn ng sau:
*R + Fe

2+

3+
+ RH (6)
*R + Fe
3+

2+
n ph (7)
*R + *R n ph (8)
Gc *HO
2
có th tác dng vi Fe
2+
, Fe
3+
n ng sau:
*HO
2
+ Fe
2+

2-
+ Fe
3+
(9)
*HO
2
+ Fe
3+


+
+ O
2
+ Fe
3+
(10)
n ng Fenton tng cng có dng:
Fe
2+
+ H
2
O
2

3+
+ H
2
O + CO
2
(11)


T B, DNG C VÀ HÓA CHT
2.1. Mô hình

2.2. Dng c
- Beaker 500 ml
- Pipet 10ml
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

14

- 
2.3. Hóa cht
- H
2
O
2
30%
- NaOH 0,1N
- HCl 0,1N
- FeSO
4
.7H
2
O 5%
III. TIN HÀNH THÍ NGHIM
3.1. Khng H
2
O
2
t
Thí nghim khng H
2
O
2
tc tin hành 
- Ly 50c thi cho vào beaker
- Thêm 2 ml phèn st dng FeSO

4
5%
- Chn 3,5
- Thêm H
2
O
2
30% vng khác nhau: 1; 2; 3; 4ml vào các mu trên
- Khuy vi vn tc 30 vòng/phút trong vòng 5 phút
-  yên cho phn ng oxi hóa xy ra trong 10 phút
- 
- Lng trong khong 10 phút
- Ly phc sau l màu. Mu nào có giá tr  màu thp nht ng
vng H
2
O
2
t
3.2. Khng Fe
2+
t
- Lc thi cho vào beaker
- Thêm phèn st dng FeSO
4
5% vng khác nhau:1; 2; 3; 4 ml
- Chn 3,5
- Thêm H
2
O
2

30% vi ling tu trên
- c còn li gi
- Mu nào có giá tr  màu thp nht ng vng Fe
2+
t
3.3. Kho sát pH ti 
- Lc thi cho vào beaker
- Thêm phèn st dng FeSO
4
5% vi ling t
- Hiu chnh pH: dùng NaOH hoc HCl chnh pH trong khong: 2,5; 3; 3,5; 4
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

15

- c còn li gi
- Mu nào có giá tr  màu thp nht ng vi giá tr pH t
3.4. Kho sát vn tc khuy t
- Lp l
- Hiu chnh pH: dùng NaOH hoc HCl  chnh v pH t
- Thêm H
2
O
2
30% vi ling tu trên
- Thêm phèn st dng FeSO
4
5% vi ling t
- i vn tc khuy trong khong: 10; 15; 30; 45 vòng/phút (5phút)
-  yên cho phn ng oxi hóa xy ra trong khong 10 phút

- c còn li ging trên
- Mu nào có giá tr  màu thp nht ng vi vn tc khuy t
3.5. Kho sát thi gian phn ng t
- Lp l
- Khuy vi vn tc t
-  yên cho phn ng oxi hóa xy ra trong khong: 5; 10; 15; 20 phút
- c còn li ging trên
- Mu nào có giá tr  màu thp nht ng vi thi gian phn ng t
IV. KT QU
4.1. Liu ng H
2
O
2
t
Mu
1
2
3
4
V
H2O2
(ml)




 màu

T các s liu trên, hãy v bi mi quan h gia ling H
2
O
2
và hiu qu x lý
 màu, gii thích các s liu thc nghim. T n ra ling H
2
O
2
t
4.2. Ling Fe
2+
t
Mu
1
2
3
4
V
H2O2
(ml)




V
Fe2+
(ml)

 màu




T các s liu trên, hãy v bi mi quan h gia ling Fe
2+
và hiu qu x lý
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

16

 màu, gii thích các s liu thc nghim. T n ra ling Fe
2+
t
4.3. pH t
Mu
1
2
3
4
V
H2O2
(ml)

V
Fe2+
(ml)




pH




 màu




T các s liu trên, hãy v bi mi quan h gia pH và hiu qu x lý  màu, gii
thích các s liu thc nghim. T n ra pH t
4.4. Vn tc khuy t
Mu
1
2
3
4
V
H2O2
(ml)

V
Fe2+
(ml)




pH




V
khuy
(vòng/phút)




 màu




T các s liu trên, hãy v bi mi quan h gia vn tc khuy và hiu qu x lý
 màu, gii thích các s liu thc nghim. T n ra vn tc khuy t.
4.5. Thi gian phn ng t

Mu
1
2
3
4
V
H2O2
(ml)




V
Fe2+
(ml)




pH




V
khuy
(vòng/phút)

Thi gian phn ng
(phút)




 màu




T các s liu trên, hãy v bi mi quan h gia thi gian phn ng và hiu qu
x lý  màu, gii thích các s liu thc nghim. T n ra thi gian phn ng ti
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

17


V. CÂU HI
1. Các yu t n hiu qu x lý ca quá trình Fenton
m khi s dng quá trình Fenton trong x lý c thi
3. Cht xúc tác st có th s dng  dng Fe
3+
c không? gii thích?
4. Vai trò ca gc hydroxyl *HO trong x lý c thi bng quá trình Fenton
5. Dng hóa cht s dng (acid hoc king hóa cht
cn thi x lý 1m
3
c thi

6. So sánh hiu qu x lý con và quá trìng ch s
dng H
2
O
2
. Gii thích?




















Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

18

BÀI 3: X LÝ C THI BP PH
I. GII THIU
1.1. Mm
- Tip thu kin thc thc t ca quá trình hp ph, t ng d
hp ph vào quá trình x lý c thi.
- Kho sát kh p ph thuc nhum ca than hot tính.
- Nghiên cu các yu t n quá trình hp ph  khuy
trn, thi gian tiu kin môi 
- Kh p ph ca than hoi vi nc thi phm nhum. T 
có th m rng kh ng dng ca than ho x lý c thi khác.
- Xây dng cong cân bng hp ph phm nhum trên than hot tính.
1.2.  lý thuyt
1.2.1. Hing hp ph
ân cách các pha (khí - -
- - 





1.2.2. Hp ph vt lý


các 







1.2.3. Hp ph hóa hc
 

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

19

êê
                  
800kJ/mol.
1.2.4. Hp ph c

 






 

              môi
 



Tron




trên VLHP.
               
                 
                 

1.2.5. ng hc hp ph


Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

20

nhau:
-
Các cht b hp ph chuy  n b mt cht hp ph -  n
khuch tán trong dung dch.

- Phân t cht b hp ph chuyn b mt ngoài ca cht hp ph cha
các h mao qun - n khuch tán màng.
- Cht b hp ph khuch tán vào bên trong h mao qun ca cht hp ph - Giai
n khuch tán vào trong mao qun.
- Các phân t cht b hp ph c gn vào b mt cht hp ph - n hp
ph thc s.
 
 
1.2.6. Cân bng hp ph - ng nhit hp ph


 





 (1.1)
        
vào P

T


             
  
 
.
 1.1
1.1 



Langmuir


Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

21

Henry
v = k.p

Freundlich

v = k.p.1/n , (n>1)

Shlygin  Frumkin  Temkin


Brunauer  Emmett  Teller
(BET)




m


o




- Tiu phân b hp ph liên kt vi b mt ti nhnh.
- Mi trung tâm ch hp ph mt tiu phân.
- B mt cht hp ph ng nhng hp ph trên các tiu
 thuc vào s có mt ca các tiu phân hp ph
trên các trung tâm bên cnh.
        3.1     
  -             
            




q,q
max


∅


C
cb

Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

22

           





  vào C
cb

max

    
 vào C
cb


II. MÔ HÌNH, THIT B, DNG C, HÓA CHT
2.1. Mô hình: Gm 5 ct hình tr thy tinh có th tích = 15ml, chiu cao 15cm. Bên
trong mi ct có cha vt liu hp ph.
2.2. Nguyên tc hong:
c thi s vào lt các ct hp ph bng. Các
cht
hc thi s c hp ph bi than ho
si trong các ct lc s c thi ra ngoài.
2.3. Thit b
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

23

- Mô hình hp ph
- Máy spectrophotometer
- 
- T sy
- Cân phân tích
2.4. Dng c
- Pipet
- Erlen
- Phu

2.5. Hóa cht
III. TIN HÀNH THÍ NGHIM
3.1. Xây drìng chun
- Chun b 5 bình mc dung tích 25 ml
- Chun b dung dch c thi theo bng sau:
nh mc 25ml
1

2
3
4
5
Th tích dung dc thi (ml)
0
1
2
3
4
Th c ct (ml)
25
24
23
22
21
-  màu dung dch  c sóng 520 nm.
ýc khi cho c thi vào bình phi cho mc ct, sau khi cho c
thi vào rc cn vch mc.
nh  màu theo thi gian hp ph
- Chun b c thi.
Ct hp ph
1
2
3
4
5
Th c thi (ml)
50
50

50
50
50
Khng than hot tính (g)
2
2
2
2
2
Thi gian (phút)
15
30
45
60
75
- c sau lc và  màu bng máy hp thu quang ph.
IV. KT QU
4.1. nh ng chun liên h gi màu và n
c thi.
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

24

Da vào bng i xây dng chun y = ax + b, biu din mi
liên h gia n  màu.
Ct hp ph
1
2
3
4

5
Th c thi (ml)
0
1
2
3
4
Th c ct (ml)
25
24
23
22
21
   c sóng 520nm





4.2. V  th quan h n dung dch theo thi gian
- Da vào kt qu ca thí nghim, v  th mi quan h gia hiu sut hp ph theo
thi gian.
Ct hp ph
1
2
3
4
5
Th c thi (ml)
50

50
50
50
50
Khng than hot tính (g)
2
2
2
2
2
Thi gian hp ph (phút)
15
30
45
60
75
    c sóng
520nm





Hiu sut H(%)





ng hp ph q(mg/g)

V. CÂU HI
1.  ca quá trình hp ph?
2. Các yu t n quá trình hp ph?
3. ng dp ph trong x lý c thi?
4. m ca x lý c thi bp ph.
- Hiệu suất quá trình hấp phụ (H%) được tính như sau:
%H = 100
- Dung lượng hấp phụ q (mg/g) được tính như sau:
q =
Trong đó :
C
0
: nồng độ trước khi hấp phụ
Giáo trình Thí nghiệm Xử lý nước thải, chất thải

25

C
e
: nồng độ sau khi hấp phụ
V: thể tích dung dịch nước thải